Санкт–Петербургский государственный политехнический  университет

___________________________________________________________________

Инженерно - строительный факультет

Заочное отделение 
 
 
 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа № ___ 

по дисциплине: «Водоснабжение».  
 

Работу выполнил:

Студент 3 курса В.П. Рязанцев

Зачётная книжка №  08013908

« 17 » марта 2009 г. 
 

Работу проверил  Ю.Б. Емелин  

«____» ____________ 2009г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт –  Петербург

2009 г. 

Содержание 

1. Определение суточных, часовых  и расчетных расходов воды.

1. Определение среднесуточных расходов воды

      Среднесуточный  расход воды на хозяйственно – питьевые и коммунальные нужды населенного пункта определим по формуле (1):

Q_сут.ср = q_н ´ N ´ 10^-3,                                                (1)

где     q_н – среднесуточное удельное хозяйственно-питьевое водопотребление на одного жителя в л/сут, принимаемое по приложению 1;

N – число жителей в населенном пункте на расчетный период.

Для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией и местными водонагревателями в соответствии с приложением 1 норма потребления воды на хозяйственно – питьевые и коммунальные нужды населенного пункта лежит в пределах от 160 до 230 л/сут на одного жителя. Принимаем для Псковской области 200 л/сут на жителя (берем среднее значение). Таким образом, норма холодной воды составит 200 л/сут. на человека.

Число жителей по заданию оставляет 12800 человек.

Q ^к.с._сут.ср = q_н ´ N ´ 10^-3 = 200 ´ 12800 ´ 10^-3=2560 м³/сут

Среднесуточный  расход воды на общественные здания также определяют по формуле (1),

где  q_н - норма расхода холодной воды в л/сут на одного посетителя (проживающего, учащегося), принимаемая по приложению 2;

N – расчетное за сутки число посетителей (проживающих, учащихся).

В задании  заданы общественно-бытовые здания. Определим для каждого среднесуточный расход.

Среднесуточный  расход воды на театр:

Q ^гост._сут.ср = q_н ´ N ´ 10^-3= 7 ´ 600 ´ 10^-3= 4,2 м³/сут.

Среднесуточный  расход воды на детские ясли:

Q ^д.сад._сут.ср = q_н ´ N ´ 10^-3= 70 ´ 400 ´ 10^-3= 28 м³/сут.

Среднесуточный  расход воды на детский сад:

Q ^общ._сут.ср = q_н ´ N ´ 10^-3= 70 ´ 350 ´ 10^-3= 24,5 м³/сут.

     Среднесуточный расход воды жилого сектора найдем, как разницу между расходом на хозяйственно – питьевые нужды населенного пункта и расходом на общественные здания.

Q ^жил.с._сут.ср = Q ^к.с._сут.ср - S Q ^общ.зд._сут.ср= 2560 – (4,2 + 28 + 24,5) = 2503,3 м³/сут

Среднесуточный расход воды на хозяйственно–питьевые нужды промышленного предприятия по видам цехов находим, как сумму объемов воды, потребляемых в каждую смену и определяемых по формуле (1):

Q _см = q_н ´ N_см. ´10^-3,

Горячие цехи:

1 смена                        Q ^х.п._{1 см.}= 21 ´ 200 ´ 10^-3= 4,2 м³/сут;

2 смена                         Q ^х.п._{2 см.}= 21 ´ 200 ´ 10^-3= 4,2 м³/сут;

3 смена                         Q ^х.п._{3 см.}= 21 ´ 200 ´ 10^-3= 4,2 м³/сут.

Q ^гор.ц._сут.ср = S Q ^х.п._см. = 4,2 + 4,2 + 4,2 = 12,6 м³/сут.

Остальные цехи:

1 смена                        Q ^х.п._{1 см.}= 14 ´ 800 ´ 10^-3= 11,2 м³/сут;

2 смена                         Q ^х.п._{2 см.}= 14 ´ 800 ´ 10^-3= 11,2 м³/сут;

3 смена                         Q ^х.п._{3 см.}= 14 ´ 700 ´ 10^-3= 9,8 м³/сут.

Q ^ост..ц._сут.ср = S Q ^х.п._см. = 11,2 + 11,2 + 9,8 = 32.2 м³/сут.

     Среднесуточный  расход воды на производственные (технологические) нужды промышленного предприятия также определяем, как сумму объемов воды, потребляемых в каждую смену и определяемых по формуле (1),

где   q_н - норма расхода воды в л на единицу выпускаемой продукции;

   N_см. – количество выпускаемой предприятием продукции по сменам;

1 смена                        Q ^техн._{1 см.}= 90 ´ 900 ´ 10^-3= 81 м³/сут;

2 смена                         Q ^техн._{2 см.}= 90 ´ 900 ´ 10^-3= 81 м³/сут;

3 смена                         Q ^техн._{3 см.}= 90 ´ 800 ´ 10^-3= 72 м³/сут.

Q ^техн._сут.ср = S Q ^техн._см. = 81 + 81 + 72 = 234 м³/сут.

     Среднесуточный  расход воды на пользование душем находим исходя из количества рабочих, пользующихся душем в максимальную смену и группы производственного процесса. Расчетное число человек на одну душевую сетку определяем исходя из санитарных характеристик производственного процесса (приложение 4). В нашем случае в максимальную смену работает 1000 человек, из них 30% (300 человек) пользуется душем. Согласно приложению 4 примем на одну душевую сетку 7 человек. Тогда потребное количество душевых сеток по формуле (2) будет равно: 

n_душ = N_макс / N_{н ,}= 300 / 7 = 43                                             (2)

где   N_макс – количество рабочих, пользующихся душем в максимальную смену;

     N_н – расчетное число человек на одну душевую сетку.

Среднесуточный  расход воды на душ определим из выражения (5)

Q ^душ_сут.ср = 0,75´q_н ´ n_душ ´ n_см ´ 10^-3,

где   q_н – норма расхода воды на одну душевую сетку, равная 230 л/ч по холодной воде;

     n_см – количество смен работы в сутки;

     0,75 – коэффициент, учитывающий время пользования душем (45 минут после окончания смены).

Q ^душ_сут.ср = 0,75´q_н ´ n_душ ´ n_см ´ 10^-3= 0,75 ´ 230 ´ 43 ´ 3 ´ 10^-3=

= 22,2 м³/сут. 
 

2. Определение максимальных и минимальных  суточных расходов воды

     Расчетные расходы воды в сутки наибольшего  водопотребления на хозяйственно-питьевые и коммунальные нужды надлежит определять по формуле (4):

Q_{сут.макс} = K_{сут.макс} ´ Q_сут.ср,                                            (4)

где  К_сут - коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели. Согласно           СНиП 2.04.01-85   K_{сут.макс} = 1,1 … 1,3.

Принимаем  K_{сут.макс} = 1,2 т.к заданная степень благоустройства зданий не является наивысшей, т.е. потребление воды в течение суток не равномерное.

      Для всех остальных категорий водопотребителей максимальное и минимальное суточное потребление воды можно принять равным среднему.

Результаты  расчета сводим в таблицу 1.

Определение расчетных суточных расходов воды

Таблица 1.

3. Определение расчетных часовых  расходов

      Распределение расходов воды по часам суток в  населенном пункте, на промышленном предприятии, а также в общественных зданиях  принимаем на основании расчетных  графиков водопотребления. При этом постараемся избежать совпадения по времени максимальных отборов воды из сети на различные нужды. Например, объем воды, необходимый для пользования душем на промышленном предприятии будем запасать в специальных аккумулирующих баках. Расчетные графики водопотребления примем на основании опыта эксплуатации аналогичных объектов (населенных пунктов, промышленных предприятий, общественных зданий). Так, например, расчетные графики часового водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды населения (жилой сектор) выберем по величине максимального коэффициента часовой неравномерности водопотребления:

К _ч.макс = a _макс. b _макс.,                                        (5)

где  a _макс - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия. Согласно [1] a _макс = 1,2 … 1,4. Для заданной степени благоустройства зданий (без централизованного горячего водоснабжения) примем a _макс = 1,3.

 b _макс - коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, принимаемый по приложению 5. В нашем случае, для населенного пункта с числом жителей 12.8 тысяч человек коэффициент b _макс колеблется в пределах от значения 1.3 (при 10 т.чел) до 1.2 (при 20 т.чел). Примем            b _макс = 1,3.

К _ч.макс = a _макс.

     Для остальных водопотребителей в соответствии с нормами величину К _ч.макс считают постоянной и не рассчитывают.

     Режимы  водопотребления для различных  категорий водопотребителей приведены  в приложениях 6…8. Они показывают распределение воды по часам суток от максимального суточного расхода в процентах. Тогда расход воды в каждый час суток можно определить по формуле:

Q_ч.. = Q_{сут.макс} р / 100,                                                       (6)

где р - процент суточного потребления для конкретного часа суток.

      Режим потребления воды на технологические  нужды предприятия считаем равномерным  в течение смены. Не забудем, что  первая смена начинается в 8 часов  утра.

      Запас воды на душ создаем за счет накопления воды в баке-аккумуляторе. Время заполнения бака-аккумулятора принимаем равным 4 часам в течение каждой смены (приложение 9). Тогда часовой расход воды на пополнение запаса воды на душ будет равен:

     Q ^душ_ч.. = Q ^душ_{сут.макс} / (n_см. ´ t) = 22,25 / (3´4) = 1.85 м³/ч.         (7)

     Заполнение  баков – аккумуляторов будем  проводить в часы не совпадающие  по времени с максимальными отборами воды из сети.

           Все расчеты сводим в табл.2. В графе 19 вычислены объемы воды, расходуемые населенным пунктом, нарастающим итогом. Эти данные нам потребуются при определении регулирующего объема бака водонапорной башни.

Определение расчетных часовых  расходов в сутки  максимального водопотребления 

  Таблица 2.

     Суммируя  по горизонтали расходы всех водопотребителей, получим распределение максимального  суточного расхода населенного  пункта по часам суток. Выделим строку, в которой часовой расход населенного пункта максимальный. Час, которому соответствует эта строка (с21 до 22 часов), будет расчетным, а все расходы – расчетные расходы. По этим расходам будем производить гидравлический расчет магистральной водопроводной сети населенного пункта. Однако, максимальные часовые расходы отдельных потребителей  больше расчетных. Поэтому для отдельных потребителей помимо расчетного расхода воды определяем максимальный расход, по которому подберем диаметры труб ответвлений, подающих воду из магистральной сети непосредственно к потребителю.

     Полученные  расчетные и максимальные расходы  сведем в табл.3.

Расчетные и максимальные расходы  воды в сутки максимального  водопотребления

Таблица 3

      Для удобства последующих вычислений расходы воды в табл.3 приведены в м³/ч и в л/с. (1 л/с = 3,6 м³/ч). 

2. Построение графика водопотребления по часам суток для населенного пункта.

      График  водопотребления по часам суток  для населенного пункта строим, откладывая по оси ординат часы суток, а по оси абсцисс часовые расходы воды в населенном пункте (табл.2, столбец 18). Построенный график приведен на рис.2.

Рис.2. Графики водопотребления населенного пункта и подачи воды насосными станциями: 1 - график водопотребления; 2 - график подачи воды насосной станцией первого подъема; 3 – график подачи воды насосной станцией второго подъема. 
 

3. Определение режима  работы насосных  станций.

      Для насосной станции первого подъема (НС I) режим работы в течение суток назначаем равномерным.

Q^нс1_ч.= Q^нп_{сут.макс.}/ 24 = 3441,04 / 24 = 143,38 м³/ч,                       (8)

где  Q^нп_{сут.макс} – максимальный суточный расход населенного пункта.

      Для насосной станции второго подъема (НС II) график подачи воды, по возможности, должен совпадать с графиком водопотребления населенного пункта. Анализируя график водопотребления примем три расчетных режима работы НС II. Первый режим – минимальная подача воды в период с 0 до 6 и с 23 до 24 часов. Второй режим – средняя подача воды в периоды с 13 до 19 часов. Третий режим – максимальная подача воды в периоды с 6 до 13 и с 20 до 23 часов. Соотношение между подачами примем:

Q ^нсII ч .макс / Q ^нсII ч .мин = 3

Q ^нсII ч .ср / Q ^нсII ч .мин = 2

      Эти соотношения могут быть и иными, но, при использовании одинаковых насосов, обязательно кратными 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 и т.д. Например, если при минимальной подаче будет работать два насоса, а при максимальной – пять, то соотношение между подачами составит 2,5.

      Подачу  одного насоса определим по формуле:

     Qч.нас = Q ^нпсут.макс / å (n i ´ ti) ,                                    (9)

где  n _i  – количество работающих насосов; t _i – время работы данного количества насосов в часах суток.

      В первом приближении будем считать, что минимальную подачу осуществляет один насос, тогда при средней подаче необходимо два насоса, а при максимальной – три.

Qч.нас = 3441,04 / (1´7+2´7+3´10) = 67,43 м³/ч.

      Принятые  графики подачи насосных станций  приведены на рис.2. 

4. Определение вместимости  резервуаров чистой  воды и объема бака водонапорной башни.

4.1. Определение вместимости резервуаров чистой воды.

      Вместимость резервуаров чистой воды (РЧВ) найдем, как сумму трех объемов воды: регулирующего  объема, запасного объема на собственные  нужды очистных сооружений и неприкосновенного запасного объема на противопожарные нужды.

      Регулирующий  объем определяем, сопоставляя приток воды в РЧВ (подача НС I) и отбор воды из РЧВ (подача НС II). Расчет проводим табличным способом (табл.4). Заносим в графу 3 в интегральном (суммарном) виде подачу НС I, а в графу 4 - НС II. Разница между ними дает нам текущее значение объема воды аккумулированного в резервуарах чистой воды. Искомый регулирующий объем получим, как сумму максимального положительного и максимального отрицательного (по абсолютной величине) значений текущего объема воды в резервуарах.

W^рчв_рег.= 446,22 + 73,76 = 596,89 м³.

      Запасной  объем воды на собственные нужды  очистных сооружений ориентировочно примем равным 7% от суточного потребления  воды: